题目内容

5．某同学用如图1所示装置探究匀变速直线运动规律，实验过程如下：
A、按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，释放小车，小车由静止开始运动
B、按实验要求正确装上纸带，让小车靠近打点计时器，释放小车，获得一条纸带
C、在获得的纸带上点迹清晰的部分，每5个点标注一个计数点A，B，C，…，测量相邻计数点的间距S1，S2，S3，…并将其记录在纸带上对应的位置处．
完成下列填空
（1）本实验应在释放小车之前（“之前”或“之后”）接通打点计时器的电源
（2）已知实验装置中打点计时器的电源为50Hz的低压交流电源，则相邻两点的时间间隔T=0.1s．
（3）如图2是某同学用米尺测量所得纸带上相邻五个计数点的间距，则打下B点时的速度大小为vB=0.390m/s，打下B点到E点的过程中小车的平均速度v=0.960m/s．
（4）若在如图2纸带中某同学只测量出了AB=2.0cm、CD=9.6cm，其它间距忘记测量，由此求得小车加速度的大小a=3.80m/s2．（（3）（4）结果保留三位有效数字）
（5）如果当时电网中交变电流的电压变成10V，其他条件不变，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实验值相比不变，如果当时电网中交变电流的频率大于50Hz，其他条件不变，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实验值相比偏小（选填：“偏大”、“偏小”或“不变”）．

分析 （1）先连接实验器材，测量时先接通电源，后释放纸带；
（2）打点计时器的工作频率为50Hz，每隔0.02s打一次电，每相邻两点之间还有4个记录点未画出，共5个0.02s；
（3）匀变速直线运动中，平均速度等于中间时刻的瞬时速度；
（4）根据公式△x=aT2列式求解；
（5）明确实验原理，知道实验中误差的来源，并明确处理方法．

解答 解：（1）实验中为了近量多的使用纸带，应先开电源再放小；故应为：之前；
（2）打点计时器的工作频率为50Hz，每隔0.02s打一次电，每相邻两点之间还有4个记录点未画出，共5个0.02s，故T=0.1s；
（3）利用匀变速直线运动的推论得：${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.02+0.058}{0.2}$=0.390m/s，
打下B点到E点的过程中小车的平均速度$\overline{v}$=$\frac{{x}_{BE}}{3T}=\frac{0.058+0.096+0.134}{0.3}$=0.960m/s；
（4）根据匀变速直线运动的推论△x=aT2，得：${x}_{CD}{-x}_{AB}=2{aT}^{2}$
解得：a=$\frac{0.096-0.02}{0.02}$=3.80m/s2．
（5）电网电压变化，并不改变打点的周期，故测量值与实际值相比不变．
⑥如果当时电网中交变电流的频率大于50Hz，则实际周期变小，那么加速度的测量值与实际值相比偏小．
故答案为：（1）之前；
（2）0.1
（3）0.390
（4）0.960
（5）3.80
（6）不变
（7）偏小

点评 对于基本实验仪器，要会正确使用，了解其工作原理，能根据△x=aT2求解加速度，明确纸带处理中求解瞬时速度的方法，即“变速直线运动中，时间中点的速度等于该过程中的平均速度”．

练习册系列答案
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15．下表是某实验小组所做的“探究摩擦力大小跟哪些因素有关”的实验记录：
（1）比较序号①和②的实验数据，可得出的结论是：接触面粗糙程度相同时，压力越大擦力越大．
（2）比较序号②和③的实验数据，可得出的结论是：压力相同时，接触面越粗糙摩擦力越大．
实验次数接触面的材料压力F/N摩擦力f摩/N
①木块与木板8l.6
②木块与木板122.4
③木块与毛巾125.0
16．将质量相等的三个小球A、B、C从离地同一高度以大小相同的初速度分别上抛、下抛、平抛出去，空气阻力不计，则下列说法正确的是（　　）
A．三球刚着地时的动量相同
B．三球刚着地时的动量各不相同
C．从抛出到落地时间内，动量变化最大的是A球
D．从抛出到落地时间内，动量变化最小的是C球
13．图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图．图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源，打点的时间间隔用△t表示．在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”．

（1）完成下列实验步骤中的填空：
①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列间隔均匀的点．
②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码．
③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点迹的纸带，在纸带上标出小车中砝码的质量m．
④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③．
⑤在每条纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点．测量相邻计数点的间距s1，s2，…．求出与不同m相对应的加速度a．
⑥以砝码的质量m为横坐标，$\frac{1}{a}$为纵坐标，在坐标纸上做出$\frac{1}{a}$-m关系图线．若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则$\frac{1}{a}$与m处应成线性关系（填“线性”或“非线性”）．
（2）完成下列填空：
（ⅰ）本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是远小于小车和砝码的总质量．
（ⅱ）设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2、s3．a可用s2、s3和△t表示为a=$\frac{{{s}_{3}-s}_{1}}{5{0（△t）}^{2}}$．图2为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的情况，由图可读出s1=24.2mm，s3=47.2mm．由此求得加速度的大小a=1.2m/s2．（保留两位有效数字）
（ⅲ）图3为所得实验图线的示意图．设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为$\frac{1}{k}$，小车的质量为$\frac{b}{k}$．
20．如图甲所示是某种型号的打点计时器，它是使用交流（填“直流”或“交流”）电源的一种计时仪器，该计时器的工作电压是4-6V．某小组用该打点计时器测小车的速度，得到如图乙所示的一条纸带，纸带的左端连接小车．从点痕的分布情况可以断定纸带的运动情况是加速运动．若所用电源频率为50Hz，从打下A点到打下E点，共11点，历时0.2s，位移为0.0788m，这段时间内纸带运动的平均速度是7.88m/s．BD段的平均速度是0.6m/s．
10．以下哪个图象表示物体做匀加速直线运动（　　）
A．B．C．D．
17．一个做匀变速直线运动的物体初速度大小为2m/s，4s后速度大小变为10m/s，则下列说法正确的是（　　）
A．加速度大小可能是3m/s2
B．4s内物体的位移大小可能是20m
C．3s末物体的速度大小可能是7m/s
D．2s内物体位移的方向一定与初速度方向相同
14．在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中，安装刻度尺时，使刻度尺“10.00cm”刻度与弹簧上端平齐；在弹簧下端挂上一个钩码后，弹簧伸长到下端与毫米刻度尺的A处平齐．A处的放大图如图所示．由图可知，挂上钩码后，弹簧的长度l=36.63cm．
15．我国“蛟龙号”深潜器经过多次试验，终于在2012年6月24日以7 020m的深度创下世界最新纪录（国外最深不超过6 500m）．这预示着它可以征服全球99.8%的海底世界．假设在某次试验时，深潜器内的显示屏上显示出了从水面开始下潜到最后返回水面全过程的深度曲线（a）和速度图象（b），则下列说法中正确的是（　　）
A．图中h3代表本次下潜最大深度
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C．潜水员感到超重发生在3～4 min和6～8 min的时间段内
D．整个潜水器在8～10 min的时间段内机械能守恒

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